創新專欄-台灣亞太產業分析專業協進會(APIAA)理事長   王鳯奎 博士

創新過程從構想種子開始到最後開花結果，成為具有商業價值的顧客方案，而能在市場立足競爭，必須經歷不同的發展階段，克服每一階段不同的困難與挑戰，在每一階段也必須受到眾多不同專家的育成與照護。成功的創新往往是團隊力量與集體智慧的成果，因此創新過程成功的關鍵在於團隊溝通，包含與市場及顧客的外部溝通。就創新的目標而言，創新溝通是將創意價值極大化的過程，主要的目的在於結合創新方案的技術價值與商業價值，所以成功的創新必須是技術發展與商業發展並行產生綜效的複雜過程，必須結合技術團隊與商業團隊的創意及能力，一方面每一位多元背景及能力的團隊成員能充份表達及溝通其創意，而且成員的創意愈是另類或異常，潛在價值就可能愈高。

筆者在上一篇專欄介紹「腦力激盪」的方法，在理論及實務上都經過驗證為有效的創新團隊溝通方法，而全世界最知名的設計顧問公司IDEO，將其特有的「腦力激盪」稱為「深潛」(Deep Dive)，意即透過團隊腦力激盪的方式，讓創新團隊不斷融入解決問題的深水中，愈潛愈深，直到解決問題為止。另一方面，若能將創意及構想視覺化，以具體的圖像或模型呈現，可以彌補創新團隊成員(包含顧客)以文字溝通的不足，強化創新溝通的效果。對IDEO而言，創新的關鍵步驟為建立快速雛型思維，亦即在創新的過程中，任何抽象的構想都需要快速轉化為圖像或模型，稱之為「雛型」(Prototype)，並利用雛型說明構想如何在問題發生的情境中解決顧客問題。這種不斷以精進雛型成為最終解決方案的技術發展過程稱之為「快速雛型法」 (Rapid Prototyping)。

什麼是雛型？ 

雛型代表能夠實現概念的視覺呈現，通常以繪圖、模型或影片的方式表達出事物的構造或意涵，概念是解決方案(產品或服務)的骨架，雛型是將方案的構想視覺化，以繪圖方式表達意念是人類的本能，舉例而言，筆者於工研院任職時，曾為弱勢家庭的兒童舉辦綠能科技創新夏令營，圖一為其中一位兒童所構思的綠能科技車雛型。而模型是將方案的構造立體化，成為能夠被體驗的形式。舉建築雛型為例，雛型可以是從粗糙的手繪建築草圖(Sketch)到自己製作很精緻的建築草模，而草模則包括實現建築構想的方法、構造與外觀設計。 

圖一：兒童構思的綠能科技車雛型 

就產品研發而言，雛型可用於驗證產品技術的可行性，所以在產品開發的過程，為了驗證產品概念、功能、特性及量產的可行性，雛型根據目的(如圖二所示)可區分為概念雛型、功能雛型、工程雛型、以及量產雛型。其中概念雛型在於呈現產品的概念是否可以實行？功能雛型的目的為驗證產品的功能是否可以展現？工程雛型在於驗證產品製造的工程技術是否可以滿足產品的功能表現，達到產品特性的要求？而量產雛型則在驗證「實驗室」研發的產品可否以工廠的量產技術大量製造？ 

圖二：運用雛型發展方案技術及驗證技術價值

 一般而言，在方案開發的過程，愈早期的雛型，其視覺化及「模擬」的程度愈低，代表雛型的呈現愈粗糙、愈不完整，而愈晚期的雛型則在視覺及功能愈精密、愈完整、也愈接近最終的成品。圖三為IDE0公司在不同設計階段製作的Palm V雛型，Palm V曾是全世界最暢銷的個人數位助理 (Personal Digital Assistant，PDA)。 

圖三：Palm V在不同設計階段的雛型；資料來源：IDEO 

將有形或實體的產品方案視覺化，製作出在產品開發不同階段的雛型比較容易，市面也有許多的工具與方法可以使用，例如電腦輔助設計(CAD)或電腦輔助製造(CAM)，但這些工具與方法並不適用於流程、服務或結合產品與服務之系統創新的雛型製作。由於以流程或服務為主的解決方案往往是動態及無形的呈現，靜態的單一圖像或模型可能難以表達解決方案的技術價值，例如鼎泰豐的精緻餐食服務，因此除了傳統繪製流程圖的方式之外，近來因為錄影技術普及，而且智慧型手機都具有不錯的錄影功能，影片雛型(Video Prototype)成為流行的雛型製作，也就是製作影片來呈現及驗證構想的可行性及技術價值。基本上，影片雛形的製作流程如下： 

1.    構思：將方案構想的重點列成大綱，然後描述每一個重點想要呈現的畫面，再將大綱的重點依時間及流程步驟排列，重新整理大綱重點的描述，成為故事的背景與情節。

2.    腳本(Scripts)：根據故事的背景與情節以文字的方式描敘成影片的腳本，所謂腳本即是劇本，是拍攝影片時，故事中的人物用來對台詞、走場景以及指示場景佈置用的。

3.    分鏡圖(Storyboard)：分鏡是指實際拍攝影片前，對鏡頭所做的設計包含拍攝的角度及位置，而分鏡圖是把影片中的連續動作分解成一個個的分鏡影格(Frame)，並註記影片章節、時間、地點、人物、對白、音樂等資訊，通常一個影片的分鏡圖只會呈現影片中重要情節的分鏡影格，稱為關鍵影格(Key Frame)。

4.    角色演練：影片中的故事代表人、事、時、地、物的發生，會請合適的「演員」按照腳本及分鏡圖扮演好故事裏的角色，並在實際拍攝影片前演練台詞及走位，熟悉台詞及表演，才不會在實際拍攝「突搥」。

5.    實際拍攝：當拍攝影片的準備一切就緒後，便進入實際拍攝，導演便會根據分鏡圖指揮演員及攝影師，完成影片拍攝。

6.    編輯剪接：由於現在的影片拍攝完全數位化，所以拍攝完的影片，很容易就上載到電腦上，運用影片編輯軟體進行編輯及剪接，也因為影片數位化，編輯剪接變得更容易進行，甚至很容易加入影片特效，增加影片說故事的效果。

什麼是快速雛型法？

以雛型來驗證產品與製造技術的可行性起始於製造業的產品設計及製造，但是傳統以人工製作雛型的方式耗時費力，隨著電腦技術的進步，以CAD/CAM的方式來製作雛型運用在新產品開發及製造，已大大地縮減產品從構想到量產的時程及成本。但是愈來愈多的產品或技術生命週期愈來愈短，傳統分析式及程式化的產品開發流程及方法，即使藉由CAD/CAM的輔助，仍然無法因應市埸快速的變化及激烈的競爭，於是需要一種能更快速且價廉地以雛型引導新產品開發的流程及方法變得急迫且重要，而且這種方法也必須能運用在服務為核心的系統發展，例如資訊系統。快速雛型法基於下列的幾項理由應運而生。 

●        顧客需求快速地改變已無可避免。

●        因應顧客需求的快速改變，雛型的製作及修改應該要更快速。

●        經視覺化的構想比文字描述更容易溝通。

●        運用看得到、可操作的雛型是方案開發團隊內部溝通以及與顧客溝通的良好工具。

●        藉由雛型與顧客溝通，可以提高顧客參與新方案開發的意願，進而提昇顧客滿意度。 

如圖四所示，快速雛型法是一種發展解決方案的方法，以顧客需求為核心，並設想顧客使用方案的情境做為建構及修改方案雛型的基礎，從構想階段開始就製作最原始的雛型，甚至在進行腦力激盪時也可以將任何點子視覺化，便於創新團隊內部及外部溝通，利用雛型去測試技術的可行性及顧客需求的滿足程度，並收集測試雛型的反應，特別是顧客的反應，作為雛型改進的回饋，然後整理回饋以修改及精進雛型，必要時可以根據不同的雛型目的，重新建構不同的雛型，成為下一階段創新溝通的工具，再重覆循環上述快速雛型的流程，直到雛型成為真正能夠滿足顧客需求的解決方案為止。 

圖四：快速雛型法的流程

 快速雛型法最主要的目的是能夠縮減時程且降低成本，針對顧客需求來開發創新的解決方案，以提昇解決方案的市場競爭力。從構想開始到方案上市，快速雛型法藉由快速地將任何創意視覺化並製作成方案雛型，使得快速雛型具有多方用途，可以用來激發創新團隊的創意、溝通顧客的真正需求、測試方案創意的價值、以及驗證方案技術的可行性。也因為如此的目的與用途，快速雛型法具有下表的優缺點。 

表一：快速雛型法主要的優缺點

快速雛型製作原則 

為善加利用快速雛形的優點及避免其缺點，在運用快速雛型法發展創新的解決方案，可以遵循下列原則製作快速雛型： 

●        一開始就要確認快速雛型製作的目標對象與目的

●        創新團隊應該納入設計與製作雛形的專家

●        先做簡單的規劃，才進行雛型設計

●        設計與製作雛型時，應該以目標對象的需求為主要考量

●        愈早期的雛型，要愈簡單、愈快速設計與製作

●        只做必要的設計與製作，呈現出構想的意涵，亦即創意的價值

●        謹守雛型製作的目的，不要沈溺於製作的細節與過程

●        避免過早把焦點放在製作成本上，因而損及雛型製作的目的

●        儘量保留創意的原始精神，不要因其他考量犧牲創意

●        一旦有新的想法或雛型，立即進行創新溝通與修改精進雛型

●        設想使用雛型的情境或故事，來溝通及驗證雛型在發展方案的可行性及效益 

3D列印 

快速雛型法逐漸成為開發解決方案的主流方法之一，一方面是因為電腦輔助技術的快速發展，另一方面是因為市場變得瞬息萬變，愈來愈多解決方案的生命週期縮短，加上近來3D列印技術的的突破，對快速雛型法有著推波助瀾之效，而且隨著低價3D列印機的普及，未來的快速雛型法可能也會有革命性的改變。 

「快速」及「創意視覺化」為快速雛型法的兩大精髓，所謂「快速」代表一旦有新的構想或點子，就要馬上呈現出來，所謂「創意視覺化」便是將創意轉化為看得到、摸得到或甚至可操作的雛型。在各種三維(3D)模型建構的工具及方法出現之前，若要以某種呈現方式讓顧客及所有方案開發的參與者能夠溝通、理解和視覺化抽象的創意是項極具挑戰性的任務.無論是手繪圖或電腦繪圖，在二維(2D)空間的圖面上，始終無法呈現以產品為主的最終方案之視覺化(包含操作)，即使是成熟的3D電腦繪圖技術(CAD/CAM)，也只能以模擬的方式視覺化解決方案，所以才有3D列印技術的出現，3D列印機列印出來的不再只是2D紙張所呈現的圖像文字，而是可以看得到、摸得到、甚至可以操作的3D實品，圖五為工研院開發的個人化3D列印機所列印的聖誕黃色小鴨。 

圖五：工研院開發的3D列印機與列印實品；資料來源：工研院 

3D列印技術起源於美國，最早被稱為「快速雛型製作」，是1980年代中期，由德州大學奧斯汀分校的Deckard博士發明並獲得專利，運用CAD軟體設計出精密的3D幾何圖形，並儲存為一種3D數位模型檔案，然後透過傳統「列印」檔案的概念，通過多層列印的方式，將粉末狀的可黏合材料，例如塑膠或是化學物質，根據模型檔案的幾何圖形資料，逐層地去「堆疊累積」列印材料，製造出3D實體物件。早期因為3D列印技術還不夠成熟，成本過高，經常只被用於產品開發階段的雛型製作，做為確認產品的結構及外觀設計。 

3D列印(3D Printing)這個名詞是於1995年由麻省理工學院的兩位畢業生Jim Bredt和Tim Anderson所創造的，他們將當時的噴墨印表機(Inkject Printer）的原理及技術，運用在3D雛型製作，傳統的噴墨印表機是將墨水擠壓噴射在紙張上，而3D列印機是將可黏合材料製成墨水般之溶劑，逐層擠壓噴射成3D實體物件。由於噴墨技術較傳統的多層列印技術更為快速、更有彈性以及更低成本，而且可列印的材料更多元，3D列印應用的範圍及領域愈來愈廣，創造出愈來愈多的商機，3D列印也從過去主要在製作聚合物（Polymer）材質的產品雛型，發展到直接製造金屬或複合材質的產品與工具，例如珠寶首飾及醫療器材，甚至食物3D列印機已被用來列印披薩而最近的新聞報導歐洲太空總署（ESA）計劃在月球以3D列印的方式打造人類月球居屋，列印材料可以就地取材，讓人類40年內可以住在月球的夢想成真。

因為3D列印技術大量且迅速地應用在產品設計及製造業，工業設計界將3D列印視為新一波「文藝復興運動」的推手；知名的《經濟學人》雜誌則將3D列印的發展視為第三次工業革命，也就是「製造數位化」，3D列印技術加上智慧機器人技術，傳統製造業的面貌和生產方式將會有巨大的改變。美國總統歐巴馬有鑑於製造數位化的來臨，於2009年提出「再工業化」的政策主張，將3D列印列為策略發展的技術，特別編列10億美元預算，企圖以3D列印技術來重振美國的製造業。而美國國家科技委員會亦於2012年公佈「先進製造之國家策略規劃」（A National Strategic Plan for Advanced Manufacturing），指定3D列印為發展先進製造業的重點技術之一。 

3D列印技術及製造數位化無庸置疑對未來的產業發展產生重大的衝擊，特別是台灣一向擅長的科技製造業，面對台灣產業在全球市場的競爭力逐漸喪失優勢，政府應該有更積極的創新思維與作為，當政府高喊以「三業四化」(製造業服務化、服務業科技化及國際化、傳統產業特色化)優化台灣的產業結構，如何應用3D列印技術、快速雛型法與NSDB方法論於「三業四化」可以提供台灣產業創新另外的思維與實踐。

<本文刊登在2014年12月 產業雜誌>